[发明专利]一种全固态金属-空气电池用多孔塑晶电解质及其制备方法、全固态金属-空气电池

权利要求书

1.一种固态多孔塑晶复合物，其特征在于，所述固态多孔塑晶复合物具有类球形颗粒堆叠形成的多孔形貌；

所述塑晶包括丁二腈；

所述多孔的孔径可调节；

所述塑晶占固态多孔塑晶复合物的比例为30wt%~40wt%；

所述固态多孔塑晶复合物还包括锂盐和聚合物。

2.根据权利要求1所述的固态多孔塑晶复合物，其特征在于，所述类球形颗粒包括球形颗粒和/或椭球形颗粒；

所述堆叠包括堆积、相连、相邻和粘连中的一种或多种；

所述类球形颗粒的直径为5~20μm；

所述多孔包括蜂窝状孔洞；

所述多孔的孔径为10~200μm 。

3.根据权利要求1所述的固态多孔塑晶复合物，其特征在于，所述固态多孔塑晶复合物还包括添加剂；

所述锂盐占固态多孔塑晶复合物的比例为7wt%~15wt%；

所述添加剂包括抗氧化剂。

4.根据权利要求3所述的固态多孔塑晶复合物，其特征在于，所述锂盐包括三氟甲磺酸锂、高氯酸锂、硝酸锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或多种；

所述聚合物包括聚环氧乙烷、聚偏氟乙烯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的一种或多种；

所述聚合物占固态多孔塑晶复合物的比例为30wt%~40wt%；

所述抗氧化剂包括二丁基羟基甲苯；

所述添加剂占固态多孔塑晶复合物的比例为10wt%~15wt%；

所述固态多孔塑晶复合物用于金属-空气电池的固态多孔塑晶电解质。

5.一种如权利要求1~4任意一项所述的固态多孔塑晶复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在保护气体的条件下，将塑晶、锂盐、聚合物、添加剂和溶剂加热混合后，得到均相混合溶液；

2）根据热致相分离的原理，将上述步骤得到的均相混合溶液复合在基底上，在一定温度下去除溶剂后，得到固态多孔塑晶复合物。

6.根据权利要求5所述的制备方法，在特征在于，所述加热混合的温度为60~80℃；

所述加热混合的时间为5~8小时；

所述溶剂包括二甲基亚砜、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种或多种；

所述塑晶与所述溶剂的质量体积比为1g：（4~8）mL；

所述溶剂为超干溶剂；

所述复合的方式包括流延、倾倒、涂抹、涂刷、喷涂、喷洒和滴涂中的一种或多种；

所述一定温度为20~35℃；

所述去除溶剂的时间为24~48小时；

所述固态多孔塑晶复合物的厚度为80~150μm。

7.一种金属-空气电池，其特征在于，包括权利要求1~4任意一项所述的固态多孔塑晶复合物或权利要求5~6任意一项所述的制备方法所制备的固态多孔塑晶复合物。

8.根据权利要求7所述的金属-空气电池，其特征在于，所述金属-空气电池包括正极、电解质隔层和负极锂片；

所述正极包括集流体、复合在集流体上的导电材料以及包覆在导电材料表面的电解质；

所述电解质隔层位于正极和负极锂片之间；

所述金属-空气电池为全固态金属-空气电池。

9.根据权利要求8所述的金属-空气电池，其特征在于，所述正极包括多孔固态正极；

所述电解质包括多孔塑晶固态电解质；

所述电解质隔层包括多孔塑晶固态电解质隔层；

所述多孔塑晶固态电解质包括所述固态多孔塑晶复合物。

10.根据权利要求8所述的金属-空气电池，其特征在于，所述集流体的形状包括可透气箔状或网状；

所述集流体包括不锈钢网、泡沫镍、导电碳布和导电碳纸中的一种或多种；

所述导电材料包括炭黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、炭纤维、无定形碳、碳气凝胶和纳米多孔碳中的一种或多种；

所述导电材料的负载量为0.05~0.5 mg/cm²；

所述包覆在导电材料表面的电解质的负载量为17.7~53.4 mg/cm²；

所述电解质隔层的厚度为80~150μm 。